技術領域

本發明涉及一種三線陣相機影像協同絕對輻射定標和校正方法，屬于遙感衛星圖像處理技術領域，用于測繪型光學遙感衛星三線陣相機影像輻射定標和輻射校正處理。

背景技術

三線陣相機是測繪型光學遙感衛星所搭載的一種主要光學載荷之一，它具有正視（又稱下視）、前視和后視三個觀測方向的相機，各個觀測方向的相機之間具有精確標定及控制的幾何關系。通過三線陣相機，可在單顆衛星上實現對同一區域、同一目標在衛星飛行軌跡星下點、飛行軌跡前方和飛行軌跡后方的成像，并通過不同方向影像的處理分析，實現對地物目標的立體觀測，獲取精確的地理信息，生產數字地形圖等測繪產品。

光學遙感影像輻射校正是光學遙感衛星相機影像處理的主要內容之一，其目的是減少或消除遙感影像的各類輻射誤差，提升遙感影像輻射精度，增強遙感影像反映實際地物真實物理特性的能力，其內容主要包括兩個方面：一是消除影像自身像元之間的輻射響應不一致性，稱之為相對輻射校正；二是將遙感影像的量化維度由傳感器器件的數字響應計數值即DN值轉化為實際地物輻射能量值，稱之為絕對輻射校正。以上目的與內容適用于采用CCD作為探測器件的可見光全色、近紅外、多光譜等各類常用光學遙感影像的輻射校正處理。

對于三線陣相機遙感影像，其輻射校正處理除具備上述光學遙感影像輻射校正處理的一般特征以外，還應在提升單相機影像自身輻射精度的基礎上，進一步考慮正視、前視和后視相機影像之間的輻射相對比例關系與絕對輻射量化程度，減少或消除由于傳感器器件光譜響應不一致性、電磁波譜在大氣中的方向性傳輸光譜透射能力不一致性和地物光譜方向性反射特性等光譜響應誤差，提升三線陣遙感影像隨波長變化的光譜響應精度，準確量化和標定三線陣相機之間的輻射響應關系，減少和消除不同相機影像間的輻射響應差異，提升三線陣影像立體觀測和數字測圖精度。

目前光學遙感影像的絕對輻射定標和校正處理，主要是面向常規星下點成像模式實現的。這種處理方法在三線陣相機遙感影像絕對輻射定標和校正處理中存在的主要問題和缺陷是：以星下點成像為基本假設，沒有考慮三線陣相機各自的觀測方向性差異對定標結果和校正效果的影響；三線陣相機的光譜響應曲線參數沒有進行歸一化處理，沒有構建不同相機之間在光譜響應上的關系，導致定標和校正結果缺乏協同的相關性。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種基于絕對輻射定標的三線陣相機影像協同輻射定標和校正方法，使三線陣影像的輻射響應真實地反映地物實際光譜特性，為攝影測量立體測圖和遙感定量化應用奠定基礎。

本發明的技術方案是：三線陣相機影像協同絕對輻射定標和校正方法，步驟如下：

1）根據測量獲取的遙感衛星三線陣正視、前視和后視相機各自獨立的實驗室相對定標系數，采用灰度線性變換方法對輻射定標場靶標的三線陣相機原始影像逐相機逐像元進行相對輻射校正，獲得輻射定標場靶標相對輻射校正影像；

2）獲取在軌輻射定標場野外測量的光譜輻照度數據，計算得到地表靶標反射率參數；

3）獲取在軌輻射定標場野外測量的太陽輻照度數據、太陽天頂角和方位角參數、靶標大地坐標、衛星成像時刻軌道和姿態參數、氣象參數，計算大氣參數；所述大氣參數包括氣溶膠光學厚度、氣體吸收光學厚度和瑞利光學厚度；

4）根據測量獲取的三線陣正視、前視和后視相機各自的實驗室光譜響應曲線參數，計算三線陣正視、前視和后視相機各自的光譜響應歸一化參數；

5）根據步驟2）得到的地表靶標反射率參數、步驟3）得到的大氣參數和步驟4）得到的相機光譜響應歸一化參數，分別計算三線陣正視、前視和后視相機各自的入瞳輻亮度參數；

6）根據步驟1）得到的輻射定標場靶標相對輻射校正影像和步驟5）得到的入瞳輻亮度參數，建立靶標影像DN值與入瞳輻亮度之間的對應關系，通過線性擬合方法計算三線陣正視、前視和后視相機各自的絕對輻射定標系數；

7）根據步驟6）得到的絕對輻射定標系數，對三線陣正視、前視和后視相機的原始影像進行絕對輻射校正，得到三線陣相機協同絕對輻射校正影像。

所述步驟3）中具體實現方法如下：

3.1）根據大氣測量數據計算大氣光譜光學厚度，具體公式如下：